|
آلياژهای حافظهدار برای یادآوری
خاطرات
|
آلياژهای حافظهدار
دستهای از مواد هوشمند
هستند که نسبت به تغيير
ويژگیهای محيط اطرافشان
واکنش نشان میدهند. اين
مواد را حافظهدار
مینامند زيرا ميتوان
آنها را به هر شکلي در
آورد و سپس با يک عامل
خارجی (مانند گرم کردن يا
جريان الکتريسيته) به
حالت اوليه برگرداند. به
همين دليل گفته میشود که
اين مواد شکل اوليه خود
را به خاطر میآورند. از
اين خاصيت، میتوان در
زمينههای مختلفی همچون
پزشکی، انرژی، الکترونيک،
هنر و ... استفاده نمود. |
يکی از
شناخته شدهترين آلياژهای
حافظهدار، نيتينول است. اين ماده
بيشتر به شکل سيم مورد استفاده
قرار میگيرد. نيتينول از دو نوع
اتم تشکيل شده: اتمهای نيکل و
اتمهای تيتانيوم. اين اتمها در
الگوی منظمی (يک چيدمان مشخصی) که
ساختار بلوری ناميده میشود، کنار
يکديگر قرار میگيرند. بسياری از
جامدات يک ساختار بلوری مشخص
دارند، اما نيتينول برخلاف سايرين
دو ساختار بلوری دارد که فازهای
جامد ناميده میشوند. در دماهای
پائين اتمهای نيتينول به يک الگو
کنار يکديگر قرار میگيرند (که
مارتنسيت ناميده میشود) و در
دمای بالا به الگوی ديگری (که
آستنيت ناميده میشود) درمیآيند.
زمانيکه شما نيتينول را حرارت
میدهيد، در واقع به اتمهای آن
انرژی دادهايد تا از ساختار
مارتنسيت به آستنيت تغيير حالت
دهند و زمانيکه آنرا سرد
میکنيد، به ساختار قبلی
برمیگردد. از نگاه اتمی، اتمها
تنها اندکی جابهجا شدهاند، اما
اين جابهجای اندک تغيير زيادی در
رفتار و عملکرد ماده ايجاد
میکند. در دماهای پايين، نيتينول
نرم است و به آسانی کشيده میشود
و در دماهای بالا، اين ماده سخت و
ارتجاعی است.
دوره آموزشی آلياژهای حافظهدار
معلم محترم: این دوره را میتوان
به تنهایی یا در کنار دورههای
ديگری که به بررسی خاصیت نانومواد
میپردازند، تدریس کرد. همچنين
میتوان مباحث آنرا در جلساتی از
کلاس شيمی که به موضوعاتی همچون
جدول تناوبی و خواص فلزات
میپردازد، مطرح نمود. در اين
دوره دانشآموزان با گروهی از
مواد هوشمند به نام آلیاژهای
حافظه دار آشنا میشوند و اطلاعات
بسياری درباره خواص این مواد و
کاربرد آنها (برای مثال نیتینول)
فرا میگيرند.
آزمایش 1: بررسی خواص نیتینول
دانشآموز عزيز: این آزمايش برای
بررسی خواص نیتینول طراحی شده
است. شما با استفاده از نیتینول
میفهميد که آلياژهای حافظهدار
چه خواصی دارند، چگونه عمل می
کنند و چه کاربردهايي میتوانند
داشته باشند.
معلم محترم: این آزمايش برای
بررسی خواص نیتینول، که آلیاژی
حافظه دار است، طراحی شده است. با
بررسی مستقيم نیتینول دانشآموزان
میتوانند بفهمند که آلياژهای
حافظهدار چگونه عمل میکنند و
متوجه کاربردهای فراوان اين مواد
میشوند. آزمايش فوق را میتوانيد
با جمله "چه می شود اگر" آغاز
کنيد. اين جمله دانش آموزان را
وادار به فکر درباره SMAها و
چگونگی کارکرد آنها میکند. در
ادامه نیتینول را به دانش آموزان
معرفی کرده و کاوش راجع به طرز
کار آنها را، با بررسی خواص
نیتینول آغاز نماييد.
فعالیت 3: طراحی با
نیتینول
دانشآموز عزيز: با دانشی که
تاکنون در مورد نيتينول به
دست آوردهای، میتوانی
محصولات جديدی را طراحی کنی.
محصولات نوآورانهای که
میتواند در زندگی روزمره
مورد استفاده قرار گيرد.
معلم محترم: در پایان اين
دوره، دانش آموزان با آگاهی
از خواص فراوان SMAها،
محققانی هستند که میتوانند
محصولات، ابزار و طرح های
جديدی را با نیتینول خلق
کنند. این فعالیت و
برنامههای دیگری از این دست،
میتوانند جنبههای کاربردی
برنامههای آموزشی را تقويت
کنند.
|
